本文關(guān)鍵詞：時(shí)域地空電性源的三維電磁數(shù)值模擬及噪聲抑制方法研究

  更多相關(guān)文章： 時(shí)域電性源地空電磁法 時(shí)域有限差分 加速時(shí)間迭代 電磁噪聲抑制 噪聲檢測(cè)

【摘要】：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,對(duì)礦產(chǎn)資源的需求也急速增加,資源的供求矛盾成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素,因此,發(fā)展一種高效的資源探測(cè)方法解決我國(guó)資源短缺的問(wèn)題非常必要。時(shí)域電性源地空電磁探測(cè)系統(tǒng)融合了時(shí)域地面電磁系統(tǒng)和時(shí)域航空電磁系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì),具有探測(cè)深度大、分辨率高、范圍廣、速度快等優(yōu)點(diǎn),特別適用于我國(guó)山地、森林覆蓋區(qū)、沼澤等特殊景觀地區(qū)開(kāi)展資源的快速探測(cè)工作。數(shù)值模擬是研究時(shí)域電磁響應(yīng)變化規(guī)律的有效手段,常用的電磁數(shù)值模擬方法包括有限差分法、有限元法、體積分法等,其中有限差分法由于具有計(jì)算簡(jiǎn)便的特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于時(shí)域電磁數(shù)值模擬中。目前,時(shí)域電性源地空電磁有限差分?jǐn)?shù)值模擬主要圍繞一維和二維模型展開(kāi),但我國(guó)礦產(chǎn)資源多呈透鏡狀、扁豆?fàn)睢⒚}狀等分布,僅采用一維和二維有限差分無(wú)法準(zhǔn)確地模擬地下礦體的真實(shí)電磁響應(yīng),需要開(kāi)展時(shí)域電性源地空電磁三維有限差分的相關(guān)研究。時(shí)域地空電磁系統(tǒng)的探測(cè)深度和分辨率與電磁數(shù)據(jù)的質(zhì)量直接相關(guān),時(shí)域地空電磁數(shù)據(jù)具有較大的動(dòng)態(tài)范圍,晚期數(shù)據(jù)僅有幾十毫伏甚至幾毫伏,而在飛行探測(cè)中電磁數(shù)據(jù)會(huì)受背景噪聲、電磁噪聲等多種噪聲的干擾,由噪聲引起的電磁數(shù)據(jù)信噪比降低成為限制系統(tǒng)探測(cè)深度和分辨率的一個(gè)重要因素。針對(duì)上述兩個(gè)問(wèn)題,本文在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于全波形航空時(shí)域電磁探測(cè)的三維地質(zhì)體識(shí)別技術(shù)研究”,吉林省雙十工程重大科技攻關(guān)項(xiàng)目“時(shí)間域半航空電磁探測(cè)系統(tǒng)研究”及教育部新世紀(jì)人才支持計(jì)劃項(xiàng)目“時(shí)域長(zhǎng)導(dǎo)線多源電磁3D數(shù)值計(jì)算”的共同資助下,開(kāi)展了時(shí)域電性源地空電磁三維數(shù)值模擬和電磁噪聲抑制技術(shù)的研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:1、本文以Wang和Hohmann開(kāi)展的三維時(shí)域回線源有限差分?jǐn)?shù)值模擬為基礎(chǔ),針對(duì)電性源地空電磁探測(cè)采用地面長(zhǎng)導(dǎo)線作為發(fā)射,空中飛行平臺(tái)搭載接收系統(tǒng)的特殊工作方式,推導(dǎo)了差分初始場(chǎng)的計(jì)算公式,以此作為計(jì)算激勵(lì)源的條件。2、研究了三維電磁有限差分的快速數(shù)值模擬方法,通過(guò)CPU+GPU的方案優(yōu)化了時(shí)域電性源地空電磁算法。根據(jù)電磁信號(hào)的衰減特性,研究了有限差分加速迭代方法,在保證計(jì)算精度的同時(shí)進(jìn)一步降低計(jì)算時(shí)間。采用均勻和層狀半空間模型對(duì)算法進(jìn)行驗(yàn)證,并計(jì)算了三維復(fù)雜異常和電導(dǎo)率連續(xù)變化的模型,分析了不同模型下時(shí)域地空電磁響應(yīng)的特點(diǎn)。3、分析了時(shí)域地空電磁信號(hào)和電磁噪聲的特點(diǎn),提出了基于小波閾值-指數(shù)變窗擬合的地空電磁去噪方法,分別采用小波閾值和指數(shù)擬合先后去除信號(hào)中的背景噪聲和隨機(jī)電磁尖峰,通過(guò)瞬時(shí)能量檢測(cè)實(shí)現(xiàn)尖峰噪聲的檢測(cè),并將去噪方法應(yīng)用于內(nèi)蒙古巴彥寶麗格盆地的飛行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)去噪中,顯著提升了數(shù)據(jù)質(zhì)量和成像質(zhì)量。4、根據(jù)閾值-擬合方法的不足進(jìn)行了去噪算法的改善,提出了基于對(duì)數(shù)衰減斜率的尖峰噪聲檢測(cè)方法和基于平穩(wěn)小波變換的尖峰噪聲抑制方法,將改善后的方法與小波閾值相結(jié)合,形成地空電磁綜合小波去噪法,并將新方法應(yīng)用于江蘇連云港燕尾港和上海橫沙島的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)去噪中,取得較好的去噪效果。
【關(guān)鍵詞】：時(shí)域電性源地空電磁法 時(shí)域有限差分 加速時(shí)間迭代 電磁噪聲抑制 噪聲檢測(cè)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P631.325
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-16
• 第1章 緒論16-24
• 1.1 研究的背景與意義16-19
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-22
• 1.2.1 時(shí)域電磁三維有限差分?jǐn)?shù)值模擬19-20
• 1.2.2 時(shí)域電磁噪聲抑制20-22
• 1.3 主要的研究?jī)?nèi)容22-23
• 1.4 論文的結(jié)構(gòu)安排23-24
• 第2章 時(shí)域地空電磁三維有限差分?jǐn)?shù)值模擬方法24-43
• 2.1 控制方程24-27
• 2.1.1 無(wú)源媒質(zhì)中的Maxwell方程24-26
• 2.1.2 有源媒質(zhì)中的Maxwell方程26-27
• 2.2 時(shí)域有限差分的離散形式27-33
• 2.2.1 空間和時(shí)間的離散27-28
• 2.2.2 大地模型剖分28-29
• 2.2.3 控制方程的差分離散29-33
• 2.3 穩(wěn)定條件與數(shù)值色散33-35
• 2.3.1 穩(wěn)定條件33-34
• 2.3.2 數(shù)值色散34-35
• 2.4 邊界條件35-37
• 2.5 地空電磁初始場(chǎng)的計(jì)算37-41
• 2.5.1 長(zhǎng)導(dǎo)線源階躍電場(chǎng)表達(dá)式推導(dǎo)37-40
• 2.5.2 初始場(chǎng)脈沖響應(yīng)計(jì)算40-41
• 2.6 本章小結(jié)41-43
• 第3章 時(shí)域地空電性源三維電磁數(shù)值模擬加速算法43-53
• 3.1 CPU+GPU的三維時(shí)域電磁并行計(jì)算43-46
• 3.1.1 初始場(chǎng)的并行計(jì)算44-45
• 3.1.2 迭代場(chǎng)的并行計(jì)算45-46
• 3.2 時(shí)間迭代格式的加速算法46-50
• 3.2.1 加速迭代函數(shù)47
• 3.2.2 加速迭代時(shí)間格式47-49
• 3.2.3 改進(jìn)的加速迭代時(shí)間格式49-50
• 3.3 基于均勻半空間的加速迭代驗(yàn)證50-52
• 3.3.1 基于中心磁場(chǎng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的加速迭代驗(yàn)證50-51
• 3.3.2 基于三維均勻模型的加速迭代驗(yàn)證51-52
• 3.4 本章小結(jié)52-53
• 第4章 時(shí)域電性源地空電磁響應(yīng)分析53-66
• 4.1 基于均勻及層狀半空間模型的電磁數(shù)值驗(yàn)證53-56
• 4.1.1 均勻半空間大地模型53-55
• 4.1.2 層狀半空間大地模型55-56
• 4.2 板狀體模型的特征響應(yīng)分析56-58
• 4.2.1 均勻半空間模型中的水平板狀56-57
• 4.2.2 均勻半空間模型中的直立板狀57-58
• 4.3 三維復(fù)雜模型時(shí)域地空電性源電磁模擬58-63
• 4.3.1 復(fù)雜三維異常模型58-60
• 4.3.2 電導(dǎo)率連續(xù)變化的三維模型60-62
• 4.3.3 低電導(dǎo)率三維復(fù)雜異常體模型62-63
• 4.4 時(shí)域電性源地空電磁系統(tǒng)探測(cè)能力研究63-65
• 4.4.1 異常體電導(dǎo)率對(duì)探測(cè)分辨率的影響64
• 4.4.2 異常體埋深對(duì)探測(cè)分辨率的影響64-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 第5章 基于小波閾值-指數(shù)擬合的地空電磁去噪算法66-83
• 5.1 時(shí)域地空電磁信號(hào)和主要噪聲的特點(diǎn)分析66-69
• 5.1.1 時(shí)域地空電磁信號(hào)的特點(diǎn)66-67
• 5.1.2 主要電磁噪聲的特點(diǎn)67-69
• 5.1.3 時(shí)域地空電磁噪聲抑制策略69
• 5.2 基于小波閾值的背景噪聲去除69-73
• 5.2.1 小波變換原理70-71
• 5.2.2 時(shí)域地空電磁信號(hào)的離散小波變換71-72
• 5.2.3 閾值函數(shù)與閾值估計(jì)的選取72-73
• 5.2.4 小波基函數(shù)的選取73
• 5.3 指數(shù)變窗擬合與高信噪?yún)^(qū)間判定73-75
• 5.3.1 指數(shù)變窗擬合74
• 5.3.2 基于瞬時(shí)能量的高信噪?yún)^(qū)間判定74-75
• 5.4 理論模型的去噪算法驗(yàn)證75-79
• 5.4.1 層狀大地模型75-77
• 5.4.2 準(zhǔn)二維大地模型視電阻率-視深度成像77-79
• 5.5 閾值-擬合去噪法在內(nèi)蒙古飛行探測(cè)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用79-82
• 5.6 本章小結(jié)82-83
• 第6章 基于綜合小波的隨機(jī)電磁尖峰去噪83-99
• 6.1 隨機(jī)電磁尖峰去噪方法的改進(jìn)83-87
• 6.1.1 基于對(duì)數(shù)衰減斜率的隨機(jī)電磁尖峰檢測(cè)83-85
• 6.1.2 基于平穩(wěn)小波變換的隨機(jī)電磁尖峰抑制85-87
• 6.2 時(shí)域地空電磁綜合小波去噪法的驗(yàn)證87-92
• 6.2.1 基于理論模型的隨機(jī)電磁尖峰去噪驗(yàn)證88-91
• 6.2.2 基于異常模型的隨機(jī)電磁尖峰去噪驗(yàn)證91-92
• 6.3 綜合小波去噪法在實(shí)測(cè)電磁數(shù)據(jù)中的應(yīng)用92-97
• 6.3.1 江蘇連云港飛行探測(cè)實(shí)驗(yàn)92-95
• 6.3.2 上海橫沙島電磁探測(cè)實(shí)驗(yàn)95-97
• 6.4 本章小結(jié)97-99
• 第7章 總結(jié)與展望99-102
• 7.1 全文總結(jié)99-100
• 7.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)100
• 7.3 展望100-102
• 參考文獻(xiàn)102-109
• 作者簡(jiǎn)介及研究成果109-110
• 致謝110

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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6 李肅義;林君;陽(yáng)貴紅;田培培;王遠(yuǎn);于生寶;嵇艷鞠;;電性源時(shí)域地空電磁數(shù)據(jù)小波去噪方法研究[J];地球物理學(xué)報(bào);2013年09期

7 孫懷鳳;李貅;李術(shù)才;戚志鵬;王yN鵬;蘇茂鑫;薛翊國(guó);劉斌;;考慮關(guān)斷時(shí)間的回線源激發(fā)TEM三維時(shí)域有限差分正演[J];地球物理學(xué)報(bào);2013年03期

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本文編號(hào)：1123678